1　引　言

目前大型鋼鐵廠冶煉區域的重型橋式起重機受電方式（圖 1），以鋼基剛體銅桿導體滑觸線、交流3 000 V 供電電壓、側面滑觸方式為主流，滑觸線長度一般超過 500 m，有多臺起重機在此滑觸線上運行，滑觸線導軌上通常設置左右段雙路饋電（圖 2），中間導軌絕緣隔離裝置聯接（圖 2 中 GL），使得起聯絡開關（圖 2 中 DL12）閉合時，電流經該開關旁路，南北滑觸線聯通，絕緣隔離塊無電流。

聯絡開關（圖 2 中 DL12）分斷時，行車經過分段處，集電器（圖 3）滑塊在滑過絕緣隔離塊時會造成接觸拉弧而燒壞絕緣隔離塊。

2　中壓

本 論 文 中 的 中 壓 指 中 等 級 電 壓，引 用 GB12326-2000（電能質量 電壓波動和閃變）4.1 注 3中壓（MV）1 kV ＜ UN ≤ 35 kV 定義。

3　隔離技術

3.1 電氣隔離

指將電源與電路電氣隔離，以防止外露導體發生故障、帶電時發生間接觸電的危險。

3.2 絕緣體隔離

指用絕緣材料將電路或設備的兩個或多個部分隔離開，以防止電流的干擾和電擊危險。常見的絕緣體隔離技術有以下兩種 ：

3.2.1　空氣隔離技術

指利用空氣作為介質來實現電氣元件的隔離。常見例如空氣開關和斷路器等都是用于實現空氣隔離。

3.2.2　絕緣體隔離技術

指利用絕緣材料進行電路、設備等元件的隔離。絕緣材料按其性質可分為硅橡膠、熱塑性塑料、礦物油、瓷、玻璃等類型。利用這些材料可以制造出各種類型的絕緣體隔離元件，例如絕緣子、套管、地墊等。絕緣體隔離技術應用廣泛，適用于所有需要電氣隔離保護的場合，尤其在高壓電力領域中應用較多。

本論文中的中壓隔離技術 ：指三氧化二鋁陶瓷作為中壓絕緣體隔離的技術應用。

4　燃弧

燃弧 [1] 現象是指集電器滑塊滑過絕緣隔離塊，造成南北隔離絕緣距離變小（間距小于 75 mm），在3 000 V 和負載電流的作用下，電流擊穿空氣，使空氣電離變成導體，引起兩個電針之間電流相通，瞬間產生火花并伴隨一定的爆裂音，即出現拉弧現象。

5　起重機電源電壓等級

5.1 交流 3 000 V 電源電壓

采用中壓等級，是為了減小流過輸電電纜和滑觸線線路的電流，從而減小輸電過程中的電能損耗，加大電能的輸送距離，冶金鑄造吊大型行車一般采用 3 000 V 中電壓等級電源供電。

5.2 交流 380V 電源電壓

低電壓等級，對絕緣要求低，小噸位、同跨電流容量較低的單臺或多臺起重機，一般采用 380V 低電壓等級電源供電。

6　剛體滑觸線南北導軌絕緣隔離技術

6.1 現有技術的剛體滑觸線導軌（鋼基和銅導體）隔離裝置

6.1.1　3240 環氧板材料絕緣塊隔離

1）用在交流 380 V 電壓供電。

起重機可以正常來回滑過隔離塊 [2]（圖 4）段，起到隔離和帶負荷作用。

2）用在交流 3 000 V 電壓供電。

該類隔離塊能滿足 3 000 V 中電壓絕緣、磨損和震動要求，但耐溫不超過 180 ℃，行車通過隔離裝置處，其饋電集電器滑塊在滑過絕緣隔離塊時會

造成接觸拉弧，絕緣隔離塊由于無法承受燃弧產生的 1 000 ℃以上的高溫而燒壞，除非用斷路器旁路短接隔離塊段，起重機才能正常來回滑過該段，故

僅能起到隔離作用。

6.1.2　絕緣子隔離

絕緣子（圖 5）的兩端通過絕緣子固定裝置（圖5）固定，連接在兩根滑觸線（圖 5）之間，兩根滑觸線間距只能滿足低電壓供電要求，無法用于 3 000 V高電壓使用（間距小于 7 5 mm，不符合標準）。

6.2 改進后的剛體滑觸線導軌（鋼基和銅導體）隔離裝置

新設計絕緣隔離塊，以滿足高壓絕緣、超高溫、耐磨損、抗震動和堅固五大問題要求。

6.2.1　涉及的電氣技術參數和性能

1）電氣間隙（mm）[3] ：兩個導電部分之間*短的直線距離。

   標 準 ：電 壓 等 級 400 V ≧ 20 mm，電 壓 等 級3 000 V ≧ 75 mm。

2）爬電距離（mm）[3] ：兩個導電部分之間沿固體絕緣材料表面的*短距離。

3）爬電比距（mm/kV）[3] ：單位電壓下絕緣子表面的爬電距離。

標準 ：以污穢等級來計算，污穢等級越大，污染程度越重，二級污穢 20 mm/kV，三級污穢 25 mm/kV，鋼鐵廠煉鋼車間污穢等級一般不超過三級。

4）氧化鋁陶瓷性能。

氧化鋁陶瓷 [4] ：具有機械強度高、高溫下介電性能優異、真空氣密性好、介電損耗低、硬度大、導熱性好、耐高溫、耐磨、耐腐蝕、抗氧化等優點。

5）氧化鋁陶瓷性能指標（表 1）。

6.2.2　技術方案實施

1）技術處理方案。

通過現有新技術改用全陶瓷材料絕緣塊替代，考慮到陶瓷器件的固有脆性和兩端滑觸線水平偏差以及熱脹冷縮等因素，原長度 300 mm 兩件成套與左右滑觸線相連安裝（圖 6），改 4 件成套分別左右與滑觸線不相連組成，絕緣塊起到不受左右兩邊的滑觸線牽引受力。

2）技術方案實施。

滑 觸 線 絕 緣 隔 離 塊 采 用 99 氧 化 鋁 瓷（99%Al2O3）材質，耐高溫度 1 700 ℃以上。

①裝配圖如圖 7。（圖 7a ：零件圖 ；圖 7b ：正視圖 ；圖 7c ：俯視圖）

②附件

●安裝螺栓為鍍鋅外六角 M12×65 全套 ；

●減震墊為 2 mm 厚度硅橡膠材質，墊于隔離塊與滑觸線鋼體間 ；

● T 型圈為通孔無螺紋尼龍凹凸墊圈（孔徑 12mm、桿徑 14 mm、底徑 24 mm），避免螺栓緊固時直接接觸隔離塊。（圖 8）

3）效果驗證。

①煉鋼廠加料跨全線、鋼水跨全線的聯絡段處及檢修段處的的絕緣隔離段進行了更換，達到了預期的應用目標。

②高壓絕緣、超高溫、磨損、震動和堅固，均滿足現場使用條件。

③實現了南北分區吊運及檢修時電源的隔離。

④此應用成果在國內大型鋼鐵企業中處于**地位。